Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

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Biologia Molecular


A biologia molecular é uma ramificação da ciência preocupada com atividades biológicas no nível molecular. O campo se sobrepõe a outras áreas da biologia e da química, especialmente genética e bioquímica. A biologia molecular foca principalmente em entender as interações entre os vários sistemas de uma célula, incluindo as interações entre DNA, RNA, e síntese de proteínas, assim como aprender como essas interações são reguladas.

Compreendendo a estrutura do DNA

No centro da biologia molecular está a compreensão e a identificação de como diferentes moléculas biológicas afetam os caminhos da célula. DNA, ou ácido desoxirribonucleico, é uma molécula que carrega as instruções genéticas usadas no crescimento, desenvolvimento, funcionamento e reprodução de todos os organismos vivos conhecidos e muitos vírus. Aqui está um modelo muito simplificado da estrutura do DNA:

5' end 3' end Yes C A Tea

No diagrama acima, as linhas azul e vermelha representam duas fitas de DNA. As linhas conectando as fitas representam ligações de hidrogênio entre bases complementares: guanina (G) emparelha-se com citosina (C), e adenina (A) emparelha-se com timina (T). Esses pares são conhecidos como pares de bases.

A estrutura do DNA forma uma dupla hélice, como descoberto por Watson e Crick em 1953. A importância da dupla hélice é que ela torna o DNA incrivelmente estável, sendo ao mesmo tempo compacta o suficiente para caber no núcleo da célula.

Replicação: duplicação de DNA

A replicação do DNA é o processo biológico pelo qual uma célula copia seu DNA, o que é necessário para a divisão celular. Este processo garante que cada nova célula receba uma cópia do DNA. Aqui está um exemplo usando uma sequência de DNA simples:

Fita de DNA original: 5'-GCTAGC-3'
    Fita complementar: 3'-CGATCG-5'

Durante a replicação do DNA, enzimas chamadas helicases desenrolam a dupla hélice na origem da replicação, tornando cada fita disponível para servir como um modelo para uma nova fita. Outra enzima, DNA polimerase, então sintetiza a fita de DNA complementar adicionando nucleotídeos à cadeia em crescimento. O resultado são duas moléculas de DNA idênticas à molécula de DNA original.

Transcrição e RNA

Transcrição é o processo através do qual um segmento de DNA é copiado em RNA (ácido ribonucleico) pela enzima RNA polimerase. Durante esse processo, a sequência de DNA de um gene é transcrita para formar uma molécula de RNA. Este mRNA (RNA mensageiro) servirá posteriormente como um modelo para a síntese de proteínas.

Fita modelo do DNA Fita de mRNA 5'-OGQA-3' 3'-TACGAT-5'

No diagrama, a fita azul superior representa a fita modelo do DNA, enquanto a linha verde tracejada representa a fita de mRNA sintetizada a partir dela. Observe que no RNA a timina (T) é substituída pelo uracil (U).

Tradução e síntese de proteínas

Tradução é o processo em que ribossomos celulares produzem proteínas usando o mRNA produzido durante a transcrição. O mRNA é decodificado pelos ribossomos para formar um polipeptídeo específico, ou cadeia de aminoácidos.

mRNA: 5'-AUGCUAGCU-3'
    Polipeptídeo: metionina-leucina-alanina

Neste código, cada trio de nucleotídeos é chamado de códon, e cada códon corresponde a um aminoácido específico conforme dirigido pelo código genético. Por exemplo, a sequência de mRNA `AUG` codifica a metionina, que é geralmente o códon de partida para a tradução.

Expressão genética e regulação

A expressão genética é um processo rigidamente regulado que permite a uma célula responder dinamicamente ao seu ambiente. Esta regulação ocorre em muitos níveis, do controle transcricional à modificação pós-tradução das proteínas. Compreender a regulação da expressão genética é importante para o estudo da biologia molecular.

Redes complexas de genes são reguladas por vias de sinalização que permitem que as células interpretem e respondam a vários estímulos ambientais. Por exemplo, sinais hormonais podem ativar proteínas que se ligam ao DNA e afetam a taxa de transcrição de genes específicos, afetando a quantidade de proteína produzida.

Mutuações e variabilidade genética

Mutações são alterações no material genético e podem afetar a estrutura e a quantidade de proteínas produzidas. Elas podem ser causadas por erros durante a replicação do DNA ou por fatores ambientais como radiação UV e exposição a produtos químicos. O resultado das mutações varia, com resultados potenciais que vão de efeitos benignos a prejudiciais.

Por exemplo, transtornos genéticos como a fibrose cística são causados por mutações prejudiciais em genes específicos, enquanto mutações também podem ser benéficas, levando a uma maior sobrevivência e reprodução em um dado ambiente.

Técnicas de pesquisa em biologia molecular

A pesquisa em biologia molecular usa muitas técnicas para estudar estruturas e funções celulares. Aqui estão algumas técnicas comuns:

  • Reação em cadeia da polimerase (PCR): Um método para amplificar sequências de DNA, facilitando o estudo de pequenas amostras.
  • Eletroforese em gel: Uma técnica usada para separar fragmentos de DNA por tamanho, aplicando um campo elétrico a uma matriz de gel.
  • CRISPR-Cas9: uma ferramenta revolucionária de edição de genes que permite modificações precisas no DNA.
  • Sequenciamento de DNA: Técnicas como o sequenciamento de Sanger e o sequenciamento de nova geração revelam a sequência de nucleotídeos no DNA.

Aplicações da biologia molecular

A biologia molecular tem amplas implicações e aplicações na medicina, agricultura, biotecnologia e outros campos. Ela permite o desenvolvimento de terapias genéticas que visam doenças no nível do DNA, a produção de proteínas recombinantes e avanços na medicina personalizada.

Na agricultura, a modificação genética pode produzir culturas com propriedades melhoradas, como resistência à seca, resistência a pragas ou maior valor nutricional.

O impacto da biologia molecular na ciência e na vida cotidiana é profundo e continua a crescer à medida que a tecnologia avança e nossa compreensão dos processos moleculares se aprofunda.

Conclusão

A biologia molecular, como um aspecto fundamental da biologia e química modernas, fornece insights sobre a essência da vida. Ela permite que os cientistas analisem processos celulares no nível molecular e desenvolvam intervenções para uma variedade de aplicações desde o tratamento de doenças até o aumento da produção agrícola. À medida que a pesquisa avança, a integração entre a biologia molecular e campos como a biologia sintética e a genômica provavelmente levará a desenvolvimentos e tecnologias ainda mais empolgantes.


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